分子蒸馏产品密度检测分析的论文
摘要：概要说明了LFZ1离心式分子蒸馏装置及其工艺流程，重点介绍分子蒸馏产品密度实时检测分析和自适应控制方法。根据射线穿过被测液体产品的衰减规律，测算馏份产品的密度；采用由一种带时变噪声的系统模型推导出的自适应控制器，实现分子蒸馏产品密度自动控制。
关键词：LFZ1；密度分析；自适应控制器
引言
LFZ1是黑龙江省计算中心与国防科工委远望公司（北京）联合开发研制的高真空离心式分子蒸馏装置。研发该装置是国家921工程的一个子项目。实现分子蒸馏产品及中间产品的密度实时测量和自适应控制，是其中的一项重要课题。
LFZ1主体设备由锥型旋转加热面、冷却冷凝（面）器、重组份冷却器、冷热面间距调节系统、各馏份收集器、进料预热系统、高真空机组、在线分析仪以及计算机测控系统组成。其工艺流程如下：待分离精制的物料由调速齿轮泵输送，经过预热先后进入两级除气系统，除掉物料中的水气、气体、轻组份及其他溶剂。经过充分除气的物料再次预热后，进入高真空蒸馏室内——直接流到转动的加热面中心处；物料在旋转加热面上被加热，同时按涡旋线轨迹，不断向加热面外围移动形成液膜；液膜上的较轻组分的分子飞射到冷凝面上被冷凝。由冷凝面导出的轻馏份和由加热面溢出的重馏份，分别经分析仪进行密度在线分析，进入各自的缓存罐内。
为获得高纯度的产品，常需要经过多次循环蒸馏操作。对分子蒸馏室而言，因进料组成不断变化，操作条件也不断变换。相对于一种进料，影响目的产品浓度及得率的主要操作变量是蒸馏室真空度、热面温度、冷热面间距及温差。分子蒸馏产品密度实时测控子系统的任务是：在线测算蒸馏产品密度；按照给定的设定值序列，自动调节冷、热面温度以控制分馏切割点。使蒸馏过程达到和保持最佳状态。
1产品密度在线分析
产品密度在线分析仪是一种利用射线进行密度检测分析的高精度智能分析设备，可对各类分子蒸馏产品、中间产品进行非接触、实时测量，工作中不受被测介质的温度、压力、粘度、导电性等物理性能的影响。分析仪由射线放射源、密封于钢管护套中的'光电探头（探测器）和智能分析器组成。
1．1工作原理
射源发出的射线，穿过被测介质，被探测器接收；所探测到的信号经放大、滤波处理后，由输入通道传送给智能分析器。按照介质对射线的吸收定律，射线穿过介质后，其强度按指数规律衰减；而衰减程度与介质的密度有关。智能分析器由射源发出的射线强度、探测器接收的射线强度，经分析计算可计算出被测介质的密度、浓度。工作原理如图1所示。
1．2分析公式
被测介质的密度分析计算的依据是介质对射线的吸收定律。
当被测介质及容器确定后，d即为常数，I0、μM、由离线标定获得。在线测算分析时，被测介质的密度只与探测器测得的射线强度有关。
2产品密度自适应控制
2．1自适应控制器
鉴于被控对象的动态特性，我们采用了如下的带有未知时变噪声的系统模型。
Y*（t）是已知的参考序列（产品密度设定值）；Si，gi是调试确定的权系数（常数）。时变参数ai（t）和bi（t）由一种改进的自适应Kalman滤波在线递推估计。
与通常控制模型比，该控制器有如下特点：噪声统计不是事先已知的，而是具有一定的时变特性；控制算法比较简单，便于实现。
2．2实用效果
上述控制器经过较长时间的离线调试后在LFZ1装置上投入使用。运行结果表明，控制器具有良好的性能：
（1）用该控制器给出的控制量与同步运行的PID算法及人工经验调节大致吻合，但是控制量的变化更合理。
（2）密度设定值修改后，在很短的时间内，控制输出即稳定在新设定值附近，表明了控制器的良好特性。
（3）有时因操作工艺的变动，如调整冷热面间距而引起密度较大波动。控制器也可以在较短的时间内使被控对象恢复到稳定的状态，体现了控制器对时变系统的很好的自适应特性。
参考文献
[1]邓自立，郭一新.动态系统分析及其应用[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，1988.
[2]裴小军，何权.一种实用的生产调优系统[J].黑龙江大学自然科学学报，1994，11（3）.
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